MBR膜生物技术在生活污水处理中的讨论

栾玉恒，刘林，朱海平，王武凤

（山东华星石油化工集团有限公司，山东 广饶 257335）

某公司生活污水处理站始建于建厂初期，设计处理能力及设计处理指标已不能满足，随着生活污水排放量的增加和企业人员的增加以及环保排放标准的提高，原处理工艺的局限型和处理能力日益凸显，生活污水处理站长期处于满负荷运行，经常性出现滤料板结、管路堵塞等情况。

鉴于上述情况，参照国内外同行业生活污水处理目前所采用的前沿技术以及调研企业对生活污水处理技术的应用，通过处理效果、总投情况、运行成本、维护情况进行对比论证，结合华星石化生活污水处理站现状、水质及资源整合，梳理升级改造需解决的主要问题，得出适用于华星石化污水处理站升级改造的最佳处理工艺为“水解酸化（厌氧）＋MBR（好氧）处理工艺”使处理后的水质达到并有优于Ⅲ类地表水水质标准。

1 MBR膜生物处理工艺

1.1 MBR处理工艺流程

MBR膜生物处理工艺如下图所示：

来自生产场区的废水首先进入调节沉淀池，经过机械格栅进行初步祛除漂浮杂质，然后经提升泵将废水提升至RHS酸化反应池，经水解酸化，利用重力作用废水自流入R-MBR反应器内，经活性污泥中物生物生化降解后，废水流入MBR膜组件泥水分离池，然后清水经提升泵提至清水池，大部门进行综合利用，不能利用的经过总排污口外排。

1.2 MBR膜反应运行过程

为了使整个MBR系统能稳定运行，MBR 运行状态分为过滤产水、停歇、反洗、清洗4个状态。

1.2.1 产水

当膜池的液位高于最低液位时（MBR 组件顶部往上0.5 m处），风机开启的情况下，阀门2关闭、阀门1及自吸泵开启，膜池产水水，出来的水储备在清水池中。当液位低于（MBR 组件顶部往上0.5 m处）最低液位时，自吸泵停止工作，进入停歇状态，（如图中绿色线所示）。

1.2.2 反洗

当产水池液位高于设定最低液位时，风机仍然保持开启，MBR产水停止（即自动阀门1关闭，产水泵停止运行），自动阀门2开启，反洗泵运行，MBR系统对MBR膜进行反洗，（如图中红色线条所示）。

1.2.3 停歇

风机继续开启，MBR产水和反洗停止运行。整体的MBR系统产水13min，停歇2min，再产水13min，停歇0.5min，反洗1min，再停歇0.5min，进入下一个运行程序，如此循环进行，其整体运行程序见(表1)。

1.2.4 清洗

清洗主要是为了维护MBR性能以及其使用寿命，使用化学清洗时，选用的主要化学药剂为柠檬酸和次氯酸钠，次氯酸钠用于祛除有机物和微生物形成的污堵，柠檬酸用于去除无机物沉着结垢后对膜形成的污染。

表1 MBR 过滤运行程序

2 污水的生物处理

（1）考虑到污水的BOD5、CODcr浓度，为了更好的提高污水的可生化性，达到业主要求的排放标准，决定采用厌氧＋好氧的的处理工艺，现有的水解酸化工艺保持不变。水解酸化是利用厌氧反应的水解、酸化段，将难生化性物质转化为易生化性物质，大分子物质降解为小分子物质，同时将有机物降解为各种有机酸。通过水解酸化工艺，使废水中的难降解的有机物质转化为易于微生物可降解的物质，提高酸化后废水的BOD与COD比值，也就是提高可生化性，为后面处理流程中的好氧生化工艺创造良好的条件。

（2）废水经水解酸化池处理后，自流入新建的MBR反应池。MBR膜生物反应器（Membrane bioreactor, MBR）是将膜分离技术和生物反应器的生物降解作用集于一体的生物反应系统。

3 MBR膜生物污水处理系统的工艺特点

综合上述内容，MBR膜生物污水处理系统有如下特点：

（1）本方案设计的污水处理系统在投资最省的情况下具有较高的可靠性和稳定性，出水水质达到并优于山东省南水北调沿线污染物综合排放标准（DB37/599-2006）及《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A的标准要求。

（2）处理工艺先进，针对污水进行有效的前处理，以便确保后续处理单元的正常运行。

（3）生物处理由A/O处理组成，A段处理可提高废水的可生化性，O段好氧处理则可去除大部分有机物。

（4）处理系统充分考虑了污水处理的节能、降耗问题。

（5）污水处理系统简单实用，运行和操作管理方便。

（6）处理系统采用一体化处理设备，便于以后工程的改扩建。

4 具有较高的安全效益和环境效益

4.1 安全效益

（1）MBR反应器运行稳定，效率高，同时由于清洗周期的延长，产水消耗能源低，无需额外混合PAM，PAC等化学类药剂投入，减少了系统运行吨水处理成本。MBR膜生物反应池内活性污泥浓度高，活性强，泥龄长，耐冲击性能好，体积小，出水水质满足并优于现行排放标准同时具备很大的水质提升空间。

（2）设备高度集成，占地面积小，自动化程度高、易于维护管理，可实现全自动无人值守。

（3）模组化设计，快速简单的安装，易于分期扩充。

（4）处理系统为新建，建设中原系统可继续运行，不存在环保风险。

4.2 环境效益

（1）通过现场勘察和污水处理情况，水解酸化（厌氧）＋MBR（好氧）处理工艺，处理后的出水水质可达标排放或回用。

（2）该系统剩余污泥产量低，设备紧凑，自动化程度高操等特点，可利用现有生活污水处理站设施进行改造。

（3）利用硝化菌的截留和繁殖，系统硝化效率高。通过运行方式的改变亦可脱氮和除磷的效果。

（4）膜的高效截留使微生物截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间(HRT)和污泥停留时间（SRT）的完全分离，运行控制灵活稳定。

（5）由于污泥泥龄长，从而可以大大提高难降解有机物的去除率。

（6）高效地进行固液分离，其分离效果远好于传统的沉淀池，出水悬浮物和浊度接近于零，并能截留水中的细菌和大肠杆菌，可直接回用，实现了污水资源化，对周围环境无二次污染。

5 结语

MBR生物膜处理系统高效地进行固液分离，其分离效果远好于传统的沉淀池，出水悬浮物和浊度接近于零，并能截留水中的细菌和大肠杆菌，可直接进入中水回用系统，实现了污水排放资源化，提高废水综合利用率。通过MBR中空膜丝的高效阻止将微生物截留在生物反应器内，利用硝化菌的截留和繁殖，系统硝化效率高，实现反应器水力停留时间和污泥停留时间的完全分离，系统可实现人机对话，远程控制，运行控制灵活稳定。MBR生物膜技术的使用，给企业带来较高的安全、环境经济效益，具有较广泛的应用前景。